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  • 곤충에게만 효과가 있는 농약 개발등록일 : 2015/12/03
  • 일본 농업생물자원 연구소(생물 연구소)는 곤충의 유약 호르몬이 작동하는 메커니즘을 세계 최초로 규명했다.곤충의 성장에 필요한 유약 호르몬은 애벌레가 번데기로 되지 않게 하는 기능이 있는데, 어떻게 작동하는지는 불분명했다.이 호르몬이 작용하면 번데기화 유전자를 시동하는 염기 배열에 유약 호르몬에 의해 생산이 촉진되는 단백질(Kr-h1)이 결합되어 번데기화 유전자의 활성화를 억제한다는 메커니즘이 밝혀졌다.

    Kr-h1은 곤충 밖에는 없기 때문에 Kr-h1의 기능을 저해하는 약물을 찾을 수 있다면, 유충이 충분히 성장하기 전에 번데기화시킴으로써 곤충에만 작용하는 환경 부하가 적은 농약의 개발이 가능하게 된다. 이 성과는 미국의 생화학 분자 생물학 저널(The Journal of Biological Chemistry)에서 10월 30일 온라인에서 발표되었다.

    환경과 인체에 무해하고, 해충에만 적용되는 새로운 살충제의 개발이 요구되고 있다. 곤충만이 가지고 있는 "유약 호르몬"을 억제하는 약물은 이러한 새로운 살충제의 유력 후보 중 하나이다.

    곤충의 유충은 탈피를 반복하면서 성장해 충분히 커지면 번데기로 "변태"한다. 또한, 번데기에서 다시 변태하여 성충이 된다. 유약 호르몬은 번데기로의 변태를 억제하는 것으로 알려져 있으며, 약에 의해 이 호르몬의 기능을 억제, 해충의 성장을 방해하여 효과적인 해충 방제가 가능할 것으로 생각되고 있다. 따라서, 지금까지 생물 연구소는 유약 호르몬이 작용하는 메커니즘을 연구해 왔다. 2012년에는 유약 호르몬이 번데기화 유전자의 작용을 억제하는 단백질 Kr-h1의 생산을 촉진하는 것을 확인했다. 그러나, Kr-h1이 어떻게 번데기화 유전자의 작용을 억제하는지는 불분명했다.

    먼저, 누에 배양 세포를 이용하여 번데기화 유전자의 작용을 억제하는 Kr-h1이 어떻게 번데기화 유전자에 작용하는지를 조사했다. 그 결과, Kr-h1은 번데기화 유전자를 시동하는 염기 서열에 2개 결합하여, 이 기능을 저해하고 번데기화 유전자의 활성화를 직접 억제하는 것으로 밝혀졌다.

    지금까지 유약 호르몬의 작용을 저해하면 조기에 번데기가 되어, 나중에 정상적인 성충이 될 수 없다는 것을 알고 있었지만, 유약 호르몬이 어떻게 번데기화를 억제하는지에 대한 메커니즘은 밝혀지지 않았기 때문에 이 메커니즘을 활용한 농약의 개발도 어려웠다.이번에 그 메커니즘이 밝혀졌기 때문에 향후 번데기화 억제의 핵심인 Kr-h1을 저해하고, 해충의 번데기화를 촉진함으로써 유충되기 전에 애벌레를 제거하는 농약의 개발이 가능하게 된다.

    Kr-h1은 나비 목과 딱정벌레 목, 파리 목 등 다양한 곤충에 공통으로 존재하고 있으며, 다른 동물에는 존재하지 않는다. 현재, Kr-h1의 기능을 저해하는 약제를 탐색하고 있다. 이 약은 주로 곤충의 유충에 효과가 있기 때문에, 곤충만을 대상으로 한 환경 부하가 적은 새로운 농약의 개발이 가능하게 된다.

    [논문정보]
    Takumi Kayukawa, Keisuke Nagamine, Yuka Ito, Yoshinori Nishita, Yukio Ishikawa, and Tetsuro Shinoda (2015). Krüppel homolog 1 inhibits insect metamorphosis via direct transcriptional repression of Broad-complex, a pupal specifier gene. The Journal of Biological Chemistry.
    DOI:10.1074/jbc.M115.686121


  • 키워드 : 곤충, 농약, 호르몬
  • 출처 : KISTI 미리안 글로벌동향브리핑